NyheterForskning

Spindeltråd bildas i trestegsprocess

Publicerat 2014-02-19 10:18. Uppdaterat 2014-02-20 20:30

Forskare vid Karolinska Institutet och Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och har tillsammans med samarbetspartner i Kina, Lettland, Estland och Danmark avslöjat en av de viktigaste mekanismerna för att fullt ut förstå hur spindeltråd bildas. De nya rönen publiceras i vetenskapstidskriften Nature Communications.

– Detta är ännu bit på vägen mot att kunna framställa konstgjord spindeltråd, säger professor Jan Johansson, verksam vid både Karolinska Institutet och SLU.

Tillsammans med sina kollegor har han studerat tråd från spindelarten Euprosthenops australis på molekylär nivå. Spindeltråd består av stora proteiner med karakteristiskt utseende, de har korta veckade ändar och mellan dessa återfinns flera tusen aminosyror. Tidigare var det känt att spindeltrådsproteinerna kan lagras i spindelns spinnkörtlar vid otroligt höga koncentrationer utan att aggregera, alltså utan att börja processen att bilda tråd. Om proteinerna gjorde det skulle de klumpa ihop sig inne i djuret. När proteinlösningen i spindeltrådskörtelns utförsgång utsätts för ett sjunkande pH (alltså ökande surhetsgrad) bildas dock fibrer som består av olösliga betastrukturer, inom bråkdelar av en sekund. Hur den här processen är reglerad på en molekylär nivå är inte helt klarlagt.

– Spindeltråden bildas alltså oerhört snabbt när dessa proteiner lämnar djurets kropp, något man kan se när en spindel hissar ned sig i en tråd. Det är alltså inte så att tråden finns lagrad i spindelkroppen utan den bildas i det ögonblick den måste finnas där i ett trestegsförlopp där surhetsgraden ökar från pH 7 inne i spinnkörteln till omkring pH 5,5 i slutet av trådbildningsprocessen, säger Jan Johansson.

Detta fascinerande flerstegssystem tillåter en mycket snabb bildning av tråden men ser samtidigt till att spindelproteinerna inte aggregerar för tidigt, vilket skulle leda till att körteln täpptes till.  Forskningen har finansierats av bland annat Vetenskapsrådet, forskningsstiftelsen inSPIN, Lundbeckstiftelsen och företaget Spiber Technologies AB.

Publikation

Sequential pH-driven dimerization and stabilization of the N-terminal domain enables rapid spider silk formation.
Kronqvist N, Otikovs M, Chmyrov V, Chen G, Andersson M, Nordling K, et al
Nat Commun 2014 ;5():3254

Proteiner